ADS次临界实验装置设计方案验证

根据设计要求．使用MCNP／4C程序计算了多种次临界反应堆均匀化堆芯布置方案的临界问题。确保keff在0．92～1．00之间。为加速器驱动的洁净核能系统(ADS：Accelerator Driven system)的次临界实验装置设计提供了初步数据。     

CNSC乏燃料组件运输容器临界安全分析

临界安全作为乏燃料组件运输容器的一项重要安全指标,需经过计算和分析以判断其是否满足法规标准。为分析中国核工业集团有限公司(China National Nuclear Corporation,CNSC)乏燃料组件运输容器临界安全设计是否满足《放射性物品安全运输规程》的要求,使用蒙特卡罗程序MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code)构建了保守临界计算模型,对正常和事故工况下CNSC乏燃料组件运输容器进行了临界计算分析。分析表明:正常运输条件下单个货包和货包阵列的k_(eff)最大值为0.804 25,小于次临界限值,临界安全指数为0;事故工况下单个货包和货包阵列的k_(eff)最大值为0.813 17,小于次临界限值,临界安全指数为0。可见,正常和事故工况下,CNSC乏燃料组件运输容器的keff最大值均小于0.94的次临界限值,临界安全指数为0,满足法规标准要求。     

ADS启明星1号次临界度测量研究

次临界反应堆的反应性测量问题,一直是实验反应堆物理中的一个难题,且近年来越来越迫切。文章针对ADS次临界系统的特征,提出了用脉冲源法结合源倍增法测量系统次临界度的新思路,并在ADS启明星1号次临界实验装置上进行了测量实验。根据几组不同次临界度的测量结果来看,与理论计算结果偏差一般在600 pcm左右,确认了该方法的有效性。     

中国先进研究堆新燃料组件运输的临界安全分析

在新燃料组件运输过程中,临界安全是重点。使用MCNP程序对中国先进研究堆新燃料组件的运输进行临界安全计算分析,通过选取最不利临界安全的次临界限值、组件模型参数、事故工况来保证计算结果的保守性。结果表明,运输货包的临界安全指数可确定为0。该结果可为中国先进研究堆（CARR）的新燃料组件运输容器的研发提供参考依据。     

深次临界装置α本征值计算方法比较研究

编制了用3种方法独立计算α本征值的计算程序，并分析了深次临界情况下α本征值计算遇到困难的原因。计算结果表明：改进的直接法计算范围宽、精度高，是解决深次临界情况下α本征值计算困难的有效途径。     

UF_6转化金属铀核临界安全分析

采用我国现行核临界安全标准及MCNP4C程序,对UF6转化金属铀生产线进行核临界安全分析和评价。选取国际公布的核临界基准实验数据,确认了MCNP4C程序计算分析被评价系统的偏倚和次临界限值。采取偏保守的假设条件,计算分析了镀铜工序正常与可信事故工况下的中子有效增殖因子,并结合核临界安全标准的要求,评价该生产线的安全性。分析结果表明,该生产线次临界控制参数或最大中子有效增殖因子均小于相应次临界限值,处于次临界安全状态。     

基于微扰计算的蒙特卡罗临界搜索方法研究

基于微扰计算,提出一种新的蒙特卡罗临界搜索方法。该方法仅需要对初始系统进行一次临界计算,利用临界计算结果及微扰计算结果,对有效增殖因子变化曲线进行估计,并以此为基础得到临界搜索的结果。计算结果表明,该方法可有效、准确地对临界搜索问题进行计算,并有效地克服了传统方法的不足。     

深次临界装置α本征值l算方法比较研究

编制了用3种方法独立计算a本征值的计算程序,并分析了深次临界情况下a本征值计算遇到困难的原因。计算结果表明:改进的直接法计算范围宽、精度高,是解决深次临界情况下a本征值计算困难的有效途径。     

UX-30型UF_6运输货包核临界安全分析

利用MONK-9A和MCNP程序对UX-30型UF6运输货包进行了正常与事故工况下的核临界安全分析与评价。首先选取国际公布的临界基准实验数据,验证并确定了MONK-9A和MCNP程序计算分析类似物料形态时的偏倚和次临界限值。其次采取较为包络的临界安全假设条件,计算分析了UX-30型UF6运输货包正常与事故工况下的中子有效增殖因数,评价了运输过程的安全性。计算结果表明,UX-30型UF6运输货包在最严重事故工况下最大的keff小于确定的次临界限值,处于次临界的安全状态。根据临界安全指数的定义,UX-30货包的临界安全指数CSI可定为0。     

缩放喷嘴监界流量计算的改进模型研究

研究了压水堆安全分析程序ＴＲＡＣ－ＰＦ１中滞止状态为饱和及欠热水流过缩放喷嘴时临界流量计算模型，发现现有模型项测的临界流量偏高，因而使计算的时间进程往往快于实测的时间进程．研究表明，减压速率Σ对临界流量预测值影响很大，而Σ是喷嘴收缩段轴向位置Ｚ的函数．将按不同轴向位置ｚ计算的减压速率及临界流量与实验数据比较，发现当取喉口上游１．０ｍｍ处计算减压速率、取排放系数ＣＤ为０．９４时，改进的临界流量模型预测值与实验数据符合良好．     

ADS次临界反应堆的中子共轭方程

与临界反应堆相比,ADS次临界反应堆的外源中子和裂变中子的空间分布具有严重的不均匀性,对应的中子价值也不同。本工作对次临界反应堆的稳态输运方程作分群扩散近似,得到了多群方程,进一步推导出按堆芯功率归一化的中子共轭方程表达式和与功率相关的中子价值函数表达式,给出了次临界反应堆中子价值的物理意义。由稳态中子共轭方程组出发,给出了两种带外加中子源的次临界反应堆增殖因数的表达式。     

ADS次临界反应堆的点堆中子动力学方程

加速器驱动的次临界系统（ADS）中的次临界反应堆与临界反应堆相比,中子注量率的空间分布具有严重的不均匀性,同时中子平均能量较高且中子能量变化复杂,中子价值变化大,因而传统的点堆动力学方程不能较为真实地模拟ADS次临界反应堆。本文从含多群中子多组缓发中子先驱核的动力学方程出发,给出其共轭方程。然后利用稳态扩散方程及其共轭方程的共轭关系,推导得出含有归一化功率的动力学方程表达式。进而定义多个特征算子,导出了含有源中子价值的点堆中子动力学方程,并对几种简单情况进行了初步验证,为进一步分析ADS次临界反应堆的动态过程奠定了基础。     

MCNP在次临界装置实验中的应用研究

MCNP3B程序是一个大型的多功能蒙特卡罗程序,可用于屏蔽设计和应用孔道的设计,以及某些临界装置的设计计算。文章介绍了应用MCNP3B程序对DF堆次临界装置的几个实验布置进行的物理参数计算,并将计算结果与实验结果进行了比较。通过对DF次临界装置的研究,以求MCNP3B程序能为零功率实验提供指导性意见,保证零功率实验的安全。     

ADS次临界系统中子时空动力学计算与瞬态分析

加速器驱动次临界反应堆(ADS)中子时空动力学计算需要考虑外中子源和空间分布的影响,比临界系统中子动力学计算要复杂得多。本文将改进准静态(IQS)近似与蒙特卡罗(MC)方法相结合,对于带外源的ADS次临界系统中子时空动力学过程,形状函数、动力学参数由MCNPX程序计算得到,幅度函数与集总参数热工反馈模型进行耦合计算,并开发了IQS/MC计算程序可视化操作界面。针对CIADS靶堆耦合系统参考方案物理模型,对引入束流瞬变及无保护失流工况过程进行瞬态模拟计算分析,给出了堆芯相对功率、燃料温度及冷却剂出口温度随时间的变化曲线。同时,将中子注量率进行分群计算,得到了堆芯分能群的相对中子注量率网格分布随时间的变化,模拟结果与理论分析一致。     

ADS散裂靶产生的放射性毒性

利用SHIELD程序计算不同能量质子照射不同靶产生的散裂产物分布。采用年摄入量限值(ALI)标准定义的放射性毒性，对散裂靶中散裂产物产生的放射性毒性进行研究分析。研究结果表明：散裂产物具有较大的毒性，特别是在加速器驱动的次临界系统(ADS)要求的入射粒子(质子)能量下，产生了一些处于稀土区长寿命的α放射性核素。这些核素若不能在辐射场中被嬗变掉，其毒性将对生物环境产生长期的影响。     

加速器驱动的10 MW次临界反应堆物理方案研究

加速器驱动的次临界系统（ADS）是未来最有可能实现工业化嬗变核废料的装置。通过设计1个10 MW的ADS物理方案,研究ADS的嬗变能力。采用MCNPX和ORIGEN的耦合程序,利用基于ENDF6.8处理所得的6个温度（300、600、900、1 200、1 500、1 800 K）下连续能量核数据库,计算得到ADS随燃耗时间变化的有效增殖因数k_eff、功率峰因子和质子束流强度。同时通过计算给出了该设计方案下ADS燃料多普勒系数、冷却剂空泡系数和有效缓发中子份额,利用这些物理量研究了该ADS方案的安全特性,并通过燃耗计算研究了ADS的嬗变能力。结果表明,在1 000 d燃耗时长内,k_eff和质子流强随时间的波动较小,燃料燃耗深度较浅,系统可提升功率运行,在假想事故下系统能保持次临界状态。系统嬗变支持比约为8。     

加速器驱动的次临界系统散裂靶热工水力研究

散裂靶位于加速器驱动的次临界系统（ADS）的中心,为核嬗变提供所需的中子源。通过分析散裂靶的热工要求,选取铅铋合金（LBE）作为ADS的靶材料和冷却剂。使用MCNP程序计算质子束轰击靶区产生的能量沉积,并使用CFD程序FLUENT计算靶区热工特性。分析了不同设计参数及不同靶窗形状对ADS靶区温度分布和速度分布的影响,得到满足热工要求的可选方案。     

加速器驱动的次临界系统初步概念设计

基于初始Pu装载对加速器驱动的次临界系统(ADS)嬗变次锕系核素（MA）的影响,提出了6种采用(TRU-10Zr)-Zr*弥散体燃料的ADS概念设计方案。运用MCNP与ORIGEN2程序对ADS嬗变MA堆芯进行稳态与燃耗计算,比较分析MA的嬗变效果、有效增殖因数k_eff、质子束流流强I_p与初始Pu含量的关系。计算结果表明：随着初始Pu含量的增加,MA的嬗变率减小,初始I_p增大;初始Pu含量小于33%,k_eff随时间的变化是先增大后减小,大于33%后一直减小,且随着初始Pu含量的增加,k_eff减小得更加明显。故初始钚含量为33%的方案为最佳,其k_eff的相对变化不超过1%,I_p小于20 mA,MA嬗变率高达28.06%,嬗变支持比为29.23,满足初步设计要求。     

基于示范快堆的ADS次临界快堆堆芯研究

选取中国示范快堆作为次临界快堆参考堆芯,研究次临界快堆作为嬗变PWR(U)乏燃料中次锕系元素的可行性。中国示范快堆堆芯设计是参考目前正在建设的俄罗斯示范快堆BN-800。次临界快堆堆芯在示范快堆堆芯基础上去掉中间7盒组件放置铅靶组件,控制棒组件用含贫铀和次锕系元素(MA)的组件代替,转换区组件用反射层组件代替。采用MCNPX和ORIGEN2程序作为计算软件。计算结果表明:次临界快堆中加入MA后能够保持一定的次临界度且具有较好的嬗变效果,因此,选取示范快堆堆芯作为ADS次临界快堆的参考堆芯研究是可行的。     

启明星1#次临界装置热中子能谱区裂变率分布测量

启明星1#是我国专门为开展加速器驱动次临界系统研究而建立的国际上第1个具有快-热耦合结构的次临界反应堆实验装置。采用MCNP程序对堆芯裂变率分布进行指导性计算,并参考计算结果布置探测片,用固体核径迹探测器测量了堆芯热区裂变率分布。测量结果显示:堆芯有反射层一端的裂变率比无反射层一端的高;轴向加装反射层末端的裂变率明显增大。测量结果对确定热区的裂变功率提供了数据。